Brasage de l'aluminium et des alliages d'aluminium

1. Brasabilité

La propriété de brasage de l'aluminium et des alliages d'aluminium est médiocre, principalement parce que le film d'oxyde sur la surface est difficile à enlever.L'aluminium a une grande affinité pour l'oxygène.Il est facile de former un film d'oxyde Al2O3 dense, stable et à point de fusion élevé sur la surface.Dans le même temps, les alliages d'aluminium contenant du magnésium formeront également un film d'oxyde MgO très stable.Ils entraveront sérieusement le mouillage et l'étalement de la soudure.Et difficile à retirer.Pendant le brasage, le processus de brasage ne peut être effectué qu'avec un flux approprié.

Deuxièmement, l'opération de brasage de l'aluminium et des alliages d'aluminium est délicate.Le point de fusion de l'aluminium et de l'alliage d'aluminium n'est pas très différent de celui du métal d'apport de brasage utilisé.La plage de température optionnelle pour le brasage est très étroite.Un contrôle de température un peu incorrect peut facilement provoquer une surchauffe ou même la fusion du métal de base, ce qui rend le processus de brasage difficile.Certains alliages d'aluminium renforcés par traitement thermique provoqueront également des phénomènes de ramollissement tels qu'un survieillissement ou un recuit dû à l'échauffement du brasage, ce qui réduira les propriétés des joints brasés.Lors du brasage à la flamme, il est difficile de juger de la température car la couleur de l'alliage d'aluminium ne change pas pendant le chauffage, ce qui augmente également les exigences du niveau de fonctionnement de l'opérateur.

De plus, la résistance à la corrosion des joints brasés en aluminium et en alliage d'aluminium est facilement affectée par les métaux d'apport et les flux.Le potentiel d'électrode de l'aluminium et de l'alliage d'aluminium est assez différent de celui de la soudure, ce qui réduit la résistance à la corrosion du joint, en particulier pour le joint de brasage tendre.De plus, la plupart des flux utilisés dans le brasage de l'aluminium et des alliages d'aluminium ont une forte corrosivité.Même s'ils sont nettoyés après le brasage, l'influence des flux sur la résistance à la corrosion des joints ne sera pas complètement éliminée.

2. Matériel de brasage

(1) Le brasage de l'aluminium et des alliages d'aluminium est une méthode rarement utilisée, car la composition et le potentiel d'électrode du métal d'apport de brasage et du métal de base sont très différents, ce qui est facile à provoquer une corrosion électrochimique du joint.Le brasage tendre adopte principalement la soudure à base de zinc et la soudure au plomb étain, qui peuvent être divisées en soudure à basse température (150 ~ 260 ℃), soudure à température moyenne (260 ~ 370 ℃) et soudure à haute température (370 ~ 430 ℃) selon le écart de température.Lorsqu'une soudure étain-plomb est utilisée et que du cuivre ou du nickel est pré-plaqué sur la surface en aluminium pour le brasage, la corrosion à l'interface du joint peut être empêchée, de manière à améliorer la résistance à la corrosion du joint.

Le brasage de l'aluminium et des alliages d'aluminium est largement utilisé, comme le guide-filtre, l'évaporateur, le radiateur et d'autres composants.Seuls les métaux d'apport à base d'aluminium peuvent être utilisés pour le brasage de l'aluminium et des alliages d'aluminium, parmi lesquels les métaux d'apport aluminium-silicium sont les plus utilisés.Le domaine d'application spécifique et la résistance au cisaillement des joints brasés sont indiqués respectivement dans le tableau 8 et le tableau 9.Cependant, le point de fusion de cette brasure est proche de celui du métal de base, de sorte que la température de chauffage doit être strictement et précisément contrôlée pendant le brasage pour éviter la surchauffe ou même la fusion du métal de base.

Tableau 8 domaine d'application des métaux d'apport de brasage pour l'aluminium et les alliages d'aluminium

Tableau 9 Résistance au cisaillement des assemblages en aluminium et en alliage d'aluminium brasés avec des métaux d'apport aluminium-silicium

La soudure aluminium-silicium est généralement fournie sous forme de poudre, de pâte, de fil ou de feuille.Dans certains cas, des plaques composites de soudure avec de l'aluminium comme noyau et de la soudure aluminium-silicium comme revêtement sont utilisées.Ce type de plaque composite à souder est fabriqué par une méthode hydraulique et est souvent utilisé comme composant de composants de brasage.Lors du brasage, le métal d'apport de brasage sur la plaque composite fond et s'écoule sous l'action de la capillarité et de la gravité pour combler le vide du joint.

(2) Flux et gaz de protection pour le brasage de l'aluminium et des alliages d'aluminium, un flux spécial est souvent utilisé pour retirer le film.Le flux organique à base de triéthanolamine, tel que fs204, est utilisé avec une brasure tendre à basse température.L'avantage de ce flux est qu'il a peu d'effet de corrosion sur le métal de base, mais il produira une grande quantité de gaz, ce qui affectera le mouillage et le calfatage de la soudure.Le flux réactif à base de chlorure de zinc, tel que fs203 et fs220a, est utilisé avec la brasure tendre à moyenne et haute température.Le flux réactif est très corrosif et ses résidus doivent être éliminés après le brasage.

À l'heure actuelle, le brasage de l'aluminium et des alliages d'aluminium est encore dominé par l'élimination du film de flux.Le flux de brasage utilisé comprend un flux à base de chlorure et un flux à base de fluorure.Le flux à base de chlorure a une forte capacité à éliminer le film d'oxyde et une bonne fluidité, mais il a un grand effet corrosif sur le métal de base.Ses résidus doivent être complètement éliminés après le brasage.Le flux à base de fluorure est un nouveau type de flux, qui a un bon effet d'élimination du film et aucune corrosion du métal de base.Cependant, il a un point de fusion élevé et une faible stabilité thermique, et ne peut être utilisé qu'avec de la soudure aluminium-silicium.

Lors du brasage de l'aluminium et des alliages d'aluminium, le vide, une atmosphère neutre ou inerte est souvent utilisé.Lorsque le brasage sous vide est utilisé, le degré de vide doit généralement atteindre l'ordre de 10-3pa.Lorsque l'azote ou l'argon gazeux est utilisé pour la protection, sa pureté doit être très élevée et le point de rosée doit être inférieur à -40 ℃

3. Technologie de brasage

Le brasage de l'aluminium et des alliages d'aluminium a des exigences élevées pour le nettoyage de la surface de la pièce.Afin d'obtenir une bonne qualité, la tache d'huile et le film d'oxyde sur la surface doivent être éliminés avant le brasage.Retirez la tache d'huile sur la surface avec une solution aqueuse de Na2CO3 à une température de 60 ~ 70 ℃ pendant 5 ~ 10 min, puis rincez à l'eau claire ;Le film d'oxyde de surface peut être éliminé par gravure avec une solution aqueuse de NaOH à une température de 20 ~ 40 ℃ pendant 2 ~ 4 min, puis lavé à l'eau chaude ;Après avoir enlevé la tache d'huile et le film d'oxyde sur la surface, la pièce doit être traitée avec une solution aqueuse de HNO3 pour la brillance pendant 2 à 5 minutes, puis nettoyée à l'eau courante et enfin séchée.La pièce traitée par ces méthodes ne doit pas être touchée ou contaminée par d'autres saletés et doit être brasée dans les 6 à 8 heures.Il est préférable de braser immédiatement si possible.

Les méthodes de brasage de l'aluminium et des alliages d'aluminium comprennent principalement le brasage à la flamme, le brasage au fer à souder et le brasage au four.Ces méthodes utilisent généralement un flux dans le brasage et ont des exigences strictes en matière de température de chauffage et de temps de maintien.Pendant le brasage à la flamme et le brasage au fer à souder, évitez de chauffer le flux directement par la source de chaleur pour éviter que le flux ne surchauffe et ne tombe en panne.Étant donné que l'aluminium peut être dissous dans une brasure tendre à haute teneur en zinc, le chauffage doit être arrêté une fois le joint formé pour éviter la corrosion du métal de base.Dans certains cas, le brasage de l'aluminium et des alliages d'aluminium n'utilise parfois pas de flux, mais utilise des méthodes par ultrasons ou par raclage pour retirer le film.Lorsque vous utilisez le grattage pour retirer le film à braser, chauffez d'abord la pièce à la température de brasage, puis raclez la partie de brasage de la pièce avec l'extrémité de la baguette de soudure (ou de l'outil de grattage).Lors de la rupture du film d'oxyde de surface, l'extrémité de la soudure fondra et mouillera le métal de base.

Les méthodes de brasage de l'aluminium et des alliages d'aluminium comprennent principalement le brasage à la flamme, le brasage au four, le brasage au trempé, le brasage sous vide et le brasage sous protection gazeuse.Le brasage à la flamme est principalement utilisé pour les petites pièces et la production de pièces uniques.Afin d'éviter la défaillance du flux due au contact entre les impuretés dans l'acétylène et le flux lors de l'utilisation d'une flamme oxyacétylénique, il convient d'utiliser une flamme d'air comprimé à essence avec une légère réductibilité pour éviter l'oxydation du métal de base.Lors d'un brasage spécifique, le flux de brasage et le métal d'apport peuvent être préalablement placés à l'endroit brasé et chauffés en même temps que la pièce ;La pièce peut également être chauffée d'abord à la température de brasage, puis la soudure trempée dans le flux peut être envoyée en position de brasage ;Une fois le flux et le métal d'apport fondus, la flamme de chauffage doit être retirée lentement une fois le métal d'apport uniformément rempli.

Lors du brasage de l'aluminium et de l'alliage d'aluminium dans un four à air, le métal d'apport de brasage doit être préréglé et le flux de brasage doit être fondu dans de l'eau distillée pour préparer une solution épaisse avec une concentration de 50 % ~ 75 %, puis enduit ou pulvérisé sur la surface de brasage.Une quantité appropriée de flux de brasage en poudre peut également être recouverte sur le métal d'apport de brasage et la surface de brasage, puis la soudure assemblée doit être placée dans le four pour chauffer le brasage.Afin d'empêcher le métal de base de surchauffer ou même de fondre, la température de chauffage doit être strictement contrôlée.

La brasure en pâte ou en feuille est généralement utilisée pour le brasage au trempé de l'aluminium et des alliages d'aluminium.La pièce assemblée doit être préchauffée avant le brasage pour rendre sa température proche de la température de brasage, puis immergée dans un flux de brasage pour le brasage.Pendant le brasage, la température de brasage et le temps de brasage doivent être strictement contrôlés.Si la température est trop élevée, le métal de base est facile à dissoudre et la soudure est facile à perdre.Si la température est trop basse, la soudure n'est pas suffisamment fondue et la vitesse de brasage diminue.La température de brasage doit être déterminée en fonction du type et de la taille du métal de base, de la composition et du point de fusion du métal d'apport, et est généralement comprise entre la température de liquidus du métal d'apport et la température de solidus du métal de base.Le temps de trempage de la pièce dans le bain de flux doit garantir que la soudure peut fondre et s'écouler complètement, et le temps de support ne doit pas être trop long.Sinon, l'élément de silicium dans la soudure peut se diffuser dans le métal de base, rendant le métal de base près du joint cassant.

Dans le brasage sous vide de l'aluminium et des alliages d'aluminium, les activateurs d'exploitation des métaux sont souvent utilisés pour modifier le film d'oxyde de surface de l'aluminium et assurer le mouillage et l'étalement de la soudure.Le magnésium peut être directement utilisé sur la pièce sous forme de particules, ou introduit dans la zone de brasage sous forme de vapeur, ou du magnésium peut être ajouté à la soudure aluminium-silicium en tant qu'élément d'alliage.Pour la pièce à structure complexe, afin d'assurer le plein effet de la vapeur de magnésium sur le métal de base et d'améliorer la qualité du brasage, des mesures de processus de blindage local sont souvent prises, c'est-à-dire que la pièce est d'abord placée dans une boîte en acier inoxydable (généralement connu sous le nom de boîte de processus), puis placé dans un four sous vide pour chauffer le brasage.Les joints en aluminium brasé sous vide et en alliage d'aluminium ont une surface lisse et des joints brasés denses, et n'ont pas besoin d'être nettoyés après le brasage ;Cependant, l'équipement de brasage sous vide est coûteux et la vapeur de magnésium pollue sérieusement le four, il doit donc être nettoyé et entretenu fréquemment.

Lors du brasage de l'aluminium et des alliages d'aluminium dans une atmosphère neutre ou inerte, un activateur ou un flux de magnésium peut être utilisé pour éliminer le film.Lorsque l'activateur de magnésium est utilisé pour retirer le film, la quantité de magnésium requise est bien inférieure à celle du brasage sous vide.Généralement, w (mg) est d'environ 0,2 % ~ 0,5 %.Lorsque la teneur en magnésium est élevée, la qualité du joint sera réduite.La méthode de brasage NOCOLOK utilisant un flux de fluorure et une protection à l'azote est une nouvelle méthode développée rapidement ces dernières années.Étant donné que le résidu de flux de fluorure n'absorbe pas l'humidité et n'est pas corrosif pour l'aluminium, le processus d'élimination des résidus de flux après le brasage peut être omis.Sous la protection de l'azote, seule une petite quantité de flux de fluorure doit être enduite, le métal d'apport peut bien mouiller le métal de base et il est facile d'obtenir des joints brasés de haute qualité.À l'heure actuelle, cette méthode de brasage NOCOLOK a été utilisée dans la production en série de radiateurs en aluminium et d'autres composants.

Pour l'aluminium et l'alliage d'aluminium brasés avec un flux autre qu'un flux de fluorure, les résidus de flux doivent être complètement éliminés après le brasage.Le résidu de flux de brasage organique pour l'aluminium peut être lavé avec des solutions organiques telles que le méthanol et le trichloroéthylène, neutralisé avec une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium et enfin nettoyé avec de l'eau chaude et froide.Le chlorure est le résidu du flux de brasage pour l'aluminium, qui peut être éliminé selon les méthodes suivantes ;Tout d'abord, trempez dans de l'eau chaude à 60 ~ 80 ℃ pendant 10 minutes, nettoyez soigneusement les résidus sur le joint brasé avec une brosse et nettoyez-les à l'eau froide ;Ensuite, trempez-le dans une solution aqueuse d'acide nitrique à 15% pendant 30 minutes, et enfin rincez-le à l'eau froide.